數(shù)控教學(xué)中引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的作用

林俊耀

【摘 要】當(dāng)前學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)時(shí)容易出現(xiàn)事故、機(jī)床損耗嚴(yán)重、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)資金投入較大等，需使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件來(lái)完成一些操作任務(wù)。筆者首先分析數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，然后論述數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的作用以及功能，以期進(jìn)一步提升數(shù)控教學(xué)的質(zhì)量和水平，為社會(huì)輸送更多高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控教學(xué) 數(shù)控加工 仿真系統(tǒng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2016）03-0032-02

進(jìn)入21世紀(jì)后，科學(xué)技術(shù)有了很大的發(fā)展，各行各業(yè)中廣泛使用數(shù)控技術(shù)。市場(chǎng)上最緊缺的人才包括數(shù)控人才，怎樣培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的數(shù)控技能人才是從事數(shù)控教學(xué)的工作者深入研究和探討的重要問(wèn)題。

一 數(shù)控實(shí)習(xí)（實(shí)驗(yàn)）教學(xué)中存在的問(wèn)題

第一，社會(huì)上出現(xiàn)了一種新的機(jī)電一體化設(shè)備——數(shù)控機(jī)床，但和普通機(jī)床相比價(jià)格較高。如果運(yùn)用數(shù)控機(jī)床開(kāi)展相關(guān)的數(shù)控實(shí)訓(xùn)，需要較高的費(fèi)用。

第二，由于科技發(fā)展速度不斷加快，數(shù)控機(jī)床樣式繁多，更新?lián)Q代較快，一般院校很難配備所有的系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)學(xué)生工作后操控的設(shè)備和在學(xué)校所學(xué)不一樣的情況，要是不能盡快適應(yīng)，將會(huì)對(duì)自己的工作造成一定的影響。

第三，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行性較好，學(xué)生剛開(kāi)始學(xué)習(xí)的時(shí)候，由于不熟悉編程或者操作失誤會(huì)損壞機(jī)床或者刀具，嚴(yán)重的會(huì)威脅到人身安全。為了切實(shí)解決上述問(wèn)題，筆者建議使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)代替數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作。

二 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的產(chǎn)生

進(jìn)入信息時(shí)代，虛擬現(xiàn)實(shí)理論和技術(shù)獲得很大的突破，出現(xiàn)了一種計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，可以對(duì)實(shí)際設(shè)備的加工環(huán)境以及工作的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中使用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，不僅會(huì)讓學(xué)習(xí)者的素質(zhì)得到有效的提升，同時(shí)比較安全，花費(fèi)的費(fèi)用相對(duì)較少。國(guó)內(nèi)很多學(xué)校在教學(xué)中已經(jīng)引進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，在培養(yǎng)數(shù)控操作人才中也得到了廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)而言之，就是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他專(zhuān)門(mén)的硬件、軟件，模擬真實(shí)的場(chǎng)景，在這個(gè)仿真的場(chǎng)景下參與者通過(guò)交互體驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生一種真實(shí)的感覺(jué)，對(duì)操作者實(shí)際工作能力的培養(yǎng)很有利。

三 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用方法

1.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用的過(guò)程

第一，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用。當(dāng)前市場(chǎng)上的數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件有很多種，如北京斐克公司VNUC數(shù)控仿真軟件、南京宇航數(shù)控仿真軟件等等。通過(guò)多方面的比較，筆者認(rèn)為北京斐克公司VNUC數(shù)控仿真軟件具有較好的性能，其在教學(xué)輔助中具有較高的價(jià)值。該仿真軟件可以仿真數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心加工零件的全過(guò)程。其中主要有定義毛坯、刀具準(zhǔn)備、基準(zhǔn)測(cè)量等多項(xiàng)功能，內(nèi)存的數(shù)控系統(tǒng)也比較多，涵蓋FANUC、SIEMENS等多種系統(tǒng)，具有仿真多種機(jī)床、多種系統(tǒng)的能力。

第二，定義毛坯及選擇刀具。在數(shù)控仿真軟件的輔助下，和數(shù)控機(jī)床以及相關(guān)工藝知識(shí)有效地結(jié)合在一起，選擇符合學(xué)校情況的系統(tǒng)類(lèi)型以及機(jī)床型號(hào)；以加工零件的形狀對(duì)工件毛坯的材料和大小進(jìn)行定義，選擇合適的工件裝夾形式，在刀具庫(kù)中選擇合適的刀具。

第三，手工編程及零件加工。零件的尺寸、過(guò)程、參數(shù)、刀具的位置等是數(shù)控機(jī)床加工所需的信息，這些信息在編碼的操控下執(zhí)行一系列命令。數(shù)控編程對(duì)學(xué)生的思維以及專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求較高。學(xué)生編制的程序通過(guò)教師的審批確認(rèn)是否正確。這種教學(xué)方式需要教師逐個(gè)查閱學(xué)生編寫(xiě)的程序，內(nèi)容比較煩瑣，實(shí)際上很多在數(shù)控機(jī)床上無(wú)法通過(guò)的程序錯(cuò)誤教師難以檢查出來(lái)。在數(shù)控仿真軟件中可以很好地解決該難題，在編輯方式下的程序界面上輸入數(shù)控代碼，然后以實(shí)際數(shù)控機(jī)床操作回到參考點(diǎn)，對(duì)刀——設(shè)定刀具補(bǔ)償。自動(dòng)運(yùn)行編寫(xiě)程序，加工的全過(guò)程均可以觀看，自主判斷程序的正確性。讓學(xué)生對(duì)知識(shí)更容易掌握，凸顯仿真軟件在教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)。

2.恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其在實(shí)習(xí)教學(xué)中的作用

在實(shí)習(xí)教學(xué)中可以使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程和操作。教師在實(shí)習(xí)教學(xué)中要重視使用數(shù)控仿真系統(tǒng)的方法，在數(shù)控教學(xué)中初期的感性訓(xùn)練、訓(xùn)練基本程序以及指令代碼的編寫(xiě)可以在數(shù)控教學(xué)仿真軟件中完成，而并不是采用仿真軟件進(jìn)行全過(guò)程的教學(xué)活動(dòng)。在數(shù)控課程中可以使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，作為輔助訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際操作的工具。教師要重視在教學(xué)過(guò)程中使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的方法，明確在教學(xué)過(guò)程中數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的位置，在教學(xué)的過(guò)程中不能輕視教師的引導(dǎo)作用而過(guò)分依賴(lài)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，也不能不重視學(xué)生在教學(xué)中的感受，教師在教學(xué)的過(guò)程中需要有辨別并科學(xué)地使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，以便于提升數(shù)控教學(xué)的質(zhì)量和水平。同時(shí)也應(yīng)該重視學(xué)生的實(shí)際加工能力，不僅要充分運(yùn)用仿真軟件，還要有效地提升學(xué)生的操作能力和水平，保證數(shù)控教學(xué)科學(xué)、客觀地開(kāi)展并具有較強(qiáng)的實(shí)效性。

3.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸進(jìn)地掌握數(shù)控編程與操作

進(jìn)行實(shí)習(xí)的時(shí)候，筆者建議把教學(xué)內(nèi)容劃分為三個(gè)模塊。第一個(gè)模塊為基礎(chǔ)，主要對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)的編程方法和操作技巧進(jìn)行詳細(xì)的介紹和講解。該部分雖然比較基礎(chǔ)，卻是教學(xué)的重點(diǎn)，學(xué)生必須熟練掌握，并活學(xué)活用。第二個(gè)模塊為提高，對(duì)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的編程與操作進(jìn)行細(xì)致的講解，讓學(xué)生在不同的數(shù)控系統(tǒng)下均具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力。第三個(gè)模塊為拓展，主要對(duì)華中數(shù)控系統(tǒng)的編程與操作方法進(jìn)行講解，拓展學(xué)生的知識(shí)面。這三個(gè)模塊相互促進(jìn)、相互影響，讓學(xué)生的動(dòng)手能力得到有效的提升，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)綜合性人才的需求。

4.活用教學(xué)方法

和本科學(xué)生相比，高職學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，教師教學(xué)很困難，如果還使用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不僅難以引起學(xué)生的興趣，而且教學(xué)質(zhì)量也難以提升。應(yīng)使用先進(jìn)的教學(xué)方法、手段來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一般而言，從事數(shù)控教學(xué)的教師教學(xué)水平較高，具有較強(qiáng)的數(shù)控能力，可以熟練使用多種教學(xué)方式。教師在教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)以學(xué)生為主體，教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生手腦并用，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念，讓其由“要我學(xué)習(xí)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)習(xí)”。

5.正確進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)主要包括學(xué)生的自我評(píng)價(jià)、學(xué)生間的相互評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)。在計(jì)算機(jī)上使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行課程的學(xué)習(xí)，筆者建議以教師評(píng)價(jià)為主，及時(shí)登記每次的練習(xí)成績(jī)。評(píng)價(jià)方式多種多樣，可以是課堂測(cè)試也可以是口頭評(píng)價(jià)，試題測(cè)試又分為兩部分：課題測(cè)試、期末測(cè)試。教師口頭評(píng)價(jià)學(xué)生的時(shí)候應(yīng)注意選擇激勵(lì)的語(yǔ)言以及措辭，對(duì)表現(xiàn)不好的學(xué)生不宜直接批評(píng)，應(yīng)該使用激勵(lì)的語(yǔ)言，對(duì)做得好的部分加以鼓勵(lì)，不好的地方委婉地表述，并給出具體的改進(jìn)措施。在課堂上進(jìn)行測(cè)試應(yīng)該具有一定的目的性，題目不應(yīng)該過(guò)難，通過(guò)課堂測(cè)試教師了解到學(xué)生學(xué)習(xí)中的不足并且提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和意識(shí)。教學(xué)評(píng)價(jià)的本質(zhì)是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，教師應(yīng)該掌握科學(xué)的評(píng)價(jià)方法，多用鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)方式，不斷提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

6.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

使用教學(xué)仿真軟件沒(méi)有安全上的顧慮。讓學(xué)生在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行技能訓(xùn)練，訓(xùn)練的費(fèi)用能極大地降低，如果按照50臺(tái)計(jì)算機(jī)和50套仿真訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)計(jì)算，花費(fèi)的資金僅僅能購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)價(jià)值30多萬(wàn)元的數(shù)控機(jī)床，卻可以解決50～200位處于初學(xué)階段學(xué)生的技能訓(xùn)練問(wèn)題，學(xué)生可以輕松地初始化實(shí)習(xí)進(jìn)程，保存未訓(xùn)練完成的項(xiàng)目，在反復(fù)的訓(xùn)練中可以有效地提升自身的操作能力，提升教學(xué)效果的同時(shí)，實(shí)習(xí)成本也得以有效的降低。

和實(shí)際加工相比，機(jī)床操作面板的使用與零件的加工幾乎一模一樣，數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中學(xué)生可以從任意角度進(jìn)行觀察，直接觀察毛坯——成品的過(guò)程，形象的畫(huà)面可以很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)極為有利，在課堂上隨機(jī)檢查編程與操作的作業(yè)，每次都有合理的結(jié)果，可以培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

四 結(jié)束語(yǔ)

在教學(xué)中使用數(shù)控加工仿真軟件，對(duì)學(xué)生綜合職業(yè)素質(zhì)的全面提升具有很好的促進(jìn)作用，不僅使學(xué)生獨(dú)立思考以及創(chuàng)新的意識(shí)得到培養(yǎng)，更讓學(xué)生勇于鍛煉。作為數(shù)控教師，在教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的教育教學(xué)理念，充分領(lǐng)悟新課改精神，踐行素質(zhì)教育理念，在思考中產(chǎn)生問(wèn)題，在思考中解決問(wèn)題，采用積極的措施，很好地使用仿真軟件，有效地提升數(shù)控教育教學(xué)質(zhì)量。

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕、汪二款〕